参数方程和极坐标系知识点与例题(整理过的)

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J3参数方程和极坐标系

一、 知识要点

(一)曲线的参数方程的定义:

在取定的坐标系中,如果曲线上任意一点的坐标x 、y 都是某个变数t 的函数,即 ⎩

⎨⎧==)()

(t f y t f x

并且对于t 每一个允许值,由方程组所确定的点M (x ,y )都在这条曲线上,那么方程组就叫做这条曲线的参数方程,联系x 、y 之间关系的变数叫做参变数,简称参数. (二)常见曲线的参数方程如下: 1.过定点(x 0,y 0),倾角为α的直线:

α

α

sin cos 00t y y t x x +=+= (t 为参数)

其中参数t 是以定点P (x 0,y 0)为起点,对应于t 点M (x ,y )为终点的有向线段PM 的数量,又称为点P 与点M 间的有向距离.

根据t 的几何意义,有以下结论. ○

1.设A 、B 是直线上任意两点,它们对应的参数分别为t A 和t B ,则AB =A B t t -=

B A A B t t t t ⋅--4)(2.○2.线段AB 的中点所对应的参数值等于

2

B

A t t +. 2.中心在(x 0,y 0),半径等于r 的圆:θ

θ

sin cos 00r y y r x x +=+= (θ为参数)

3.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的椭圆:

θ

θsin cos b y a x == (θ为参数)(或

θ

θ

sin cos a y b x ==)

中心在点(x 0,y 0)焦点在平行于x 轴的直线上的椭圆的参数方程为参数)ααα(.sin ,

cos 00⎩

⎧+=+=b y y a x x 4.中心在原点,焦点在x 轴(或y 轴)上的双曲线:

θθtg sec b y a x ==(θ为参数)(或 θ

θec a y b x s tg ==)

5.顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上的抛物线:

pt

y pt x 222== (t 为参数,p >0)

直线的参数方程和参数的几何意义

过定点P (x 0,y 0),倾斜角为α的直线的参数方程是 ⎩

⎨⎧+=+=αα

sin cos 00t y y t x x (t 为参数). J3.2极坐标系

1、定义:在平面内取一个定点O ,叫做极点,引一条射线Ox ,叫做极轴,再选一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。对于平面内的任意一点M ,用ρ表示线段OM 的长度,θ表示从Ox 到OM 的角,ρ叫做点M 的极径,θ叫做点M 的极角,有序数对(ρ, θ)就叫做点M 的极坐标。这样建立的坐标系叫做极坐标系。

2、极坐标有四个要素:①极点;②极轴;③长度单位;④角度单位及它的方

向.极坐标与直角坐标都是一对有序实数确定平面上一个点,在极坐标系下,一对有序实数ρ、θ对应惟一点P (ρ,θ),但平面内任一个点P 的极坐标不惟一.一个点可以有无数个坐标,这些坐标又有规律可循的,P (ρ,

θ)(极点除外)的全部坐标为(ρ,θ+πk 2)或(ρ-,θ+π)12(+k ),(∈k Z ).极点的极径为0,而极角任

意取.若对ρ、θ的取值范围加以限制.则除极点外,平面上点的极坐标就惟一了,如限定ρ>0,0≤θ<π2或ρ<0,π-<θ≤π等.

极坐标与直角坐标的不同是,直角坐标系中,点与坐标是一一对应的,而极坐标系中,点与坐标是一多对

应的.即一个点的极坐标是不惟一的.

3、直线相对于极坐标系的几种不同的位置方程的形式分别为:

0ϕθ=

⑵θ

ρcos a

=

⑶θ

ρcos a

-= ⑷θρsin a =

⑸θ

ρsin a

-=

⑹)

cos(ϕθρ-=

a

ϕ

θ

=

θ

ρcos a =

θ

ρcos a -

=

θ

ρsin a

=

图4

ρsin a -

=图5

)

cos(ϕθρ-=

a

图1

4、圆相对于极坐标系的几种不同的位置方程的形式分别为)0(>a :

⑴a =ρ ⑵θρcos 2a = ⑶θρcos 2a -= ⑷θρsin 2a = ⑸ θρsin 2a -= ⑹)cos(2ϕθρ-=a

5、极坐标与直角坐标互化公式:

x

(直极互化 图)θ

ρcos 2a =

图2

θ

ρsin 2a =图4

θ

ρsin 2

a -=图5θ

ρcos 2a -=a

=ρ图1

)

cos(2ϕθρ-=a 图6

例题(j3.1参数方程)

例1.讨论下列问题:

1、已知一条直线上两点()111,y x M 、()222,y x M ,以分点M (x ,y )分21M M 所成的比λ为参数,写出参数方程。

2、直线⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧+=-=t y t x 211233(t 为参数)的倾斜角是

3、方程⎩

⎨⎧+=+-=αα

sin 3cos 1t y t x (t 为非零常数,α为参数)表示的曲线是 ( )

4、已知椭圆的参数方程是⎩⎨⎧==θ

θsin 4cos 5y x (θ为参数),则椭圆上一点 P (25

,32-)的离心角可以是

A .

3

π B .32π C .34π D .35π

例2 把弹道曲线的参数方程⎪⎩

⎨⎧-⋅=⋅=,21sin ,cos 200gt t v y t v x αα )2()1(化成普通方程.

例3. 将下列数方程化成普通方程.

①⎩⎨⎧==t y t x 222,②⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=221212t t y t x ,③⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=2221211t t

y t t x ,④

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=)1()1(t t b y t t a x ,⑤⎩⎨

⎧+=+-=11mx y my x . ○

6)0,(.

sin ,

cos >>⎩⎨⎧==b a b y a x 为参数ααα ○7⎩⎨⎧==θθsin cos 2y x

例4. 直线3x -2y +6=0,令y = tx +6(t 为参数).求直线的参数方程.

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